[发明专利]直接样品分析离子源

说明书

技术领域

本公开涉及直接样品分析系统，其包括在大气压下操作并连接至质谱仪或其它气相检测器的离子源。该离子源可以从具有广泛多样属性的多个样品中产生离子，这些样品被直接引入到直接样品分析系统离子源中。

背景技术

近年来，在环境大气条件下从固体表面解吸和电离样品物质而没有显著的样品制备且随后通过质谱测量进行化学分析的盛行且多样化的技术方面已经出现了快速增长。这样技术的示例包括，但不限于：“解吸电喷雾电离”（DESI）；“热解吸大气压化学电离”（TD/APCI）；“实时直接分析”（DART）；“解吸大气压化学电离”（DAPCI）以及“激光解吸/电喷雾电离”（LD/ESI）。Van Berkel GJ等人在J.Mass Spectrom.2008,43,1161-1180中的“Established and emerging atmospheric pressure surface sampling/ionization techniques for mass spectrometry”和Venter A.等人在Trends in Analytical Chemistry,2008,27,284-290中的“Ambient desorption ionization mass spectrometry”列举并阐明了这些技术的近年综述。

大多数这样的技术已经证明采用向环境开放的离子源配置。开放式配置是有吸引力的，因为它们可以允许很容易地优化分析条件，比如样品定位和试剂源定位；在分析过程中很容易地处理样品，比如加热或冷却，以及直接交换样品。然而，开放式离子源配置可能就安全问题来说表现出严重的缺陷，其排除了它们用在未调节的设施中，并且出于同样的原因在其他地方并不可取。例如，开放式源配置可能不为操作员提供足够的保护防止意外接触到通常在这些源中所采用的高电压和/或高温。开放式源可能也无法包含往往是剧毒的蒸发样品和试剂材料。

除了存在这样的安全问题外，在大气压力下操作的离子源往往依赖于化学反应，其涉及天然存在于本地环境中的气态物质，比如水蒸汽、氧和/或氮。因此，当这种反应物的局部浓度漂移失控时，这类源的性能可能会显著不同，导致性能下降和/或重现性差。对于直接样品分析系统来说，显著需求的是提供样品背景与电离条件的实时监控、反馈、调节和控制。

迄今为止，公知的是已经只进行了少数的尝试来配置具有外壳的这种大气压离子源，外壳提供了安全的操作以及更好地控制和操纵周围环境的能力。但是，采用外壳装备环境大气离子源的这种尝试同时已损害开放式离子源的一些更有利的特征，比如：容易优化样品的位置以及各种解吸和/或电离组分的位置以便在操作过程中获得最大电离效率和离子输运到真空中的能力；容易接近样品表面，例如，监测该表面温度或使该表面外观可见；以及配置允许多个样品被同时加载到源中的机构的能力；且因此，提供自动操作的可能性。因此，一直需要配置有外壳的大气压离子源，该外壳提供操作员保护和周围环境控制，同时还提供由开放式环境离子源以其他方式可用的这些有利的特征。

此外，现有的环境大气离子源已被配置成仅容纳单一类型的固体、液体或气体样品。因此，需要一种环境大气离子源，其能够在相对紧凑的空间中容纳一个或多个样品类型的一个或多个样品，而不需要大量的重新配置或操作员干预。此外，一直需要封闭的环境大气离子源，其提供位置的自动识别和自动优化，以及样品和辅助部件比如解吸和/或电离探针的定位。

发明内容

本公开涉及直接样品分析（DSA）系统的实施例，该系统包括样品离子化装置，其在大气压下操作并且允许直接引入单个样品或多个样品。这些样品可以在均匀性和物态方面变化，包括但不限于气体、液体、固体、乳液以及混合相。所述DSA离子源系统连接至质谱仪或其他气相检测器，比如离子迁移率分析器，其分析产生在来自样品物质的离子源中的离子的质量-电荷或迁移率。所述DSA离子源系统配置成在或接近大气压下产生来自直接引入到该DSA离子源系统外壳中的样品的样品相关的离子。在一些实施例中，所述离子源至少包括下列元件的一个子集：

1.加载和保持单个或多个样品的装置，例如，具有可动格栅样品架的样品架组件，

2.移动和定位每个样品以优化每个单个或多个样品的分析的装置，例如，具有一个或多个线性和旋转自由度的多轴（例如，四轴）转换器组件，或者各种连杆或齿轮组件，

3.自动引入一个或多个气体、液体或固体或可变属性样品同时尽可能地减少引入污染到离子源中的装置，